JPS63232377A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPS63232377A JPS63232377A JP62067151A JP6715187A JPS63232377A JP S63232377 A JPS63232377 A JP S63232377A JP 62067151 A JP62067151 A JP 62067151A JP 6715187 A JP6715187 A JP 6715187A JP S63232377 A JPS63232377 A JP S63232377A
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- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 7
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［概要］
共鳴電離型アバランシェフォトダイオードにおいて、増
倍領域に添加する元素成分の組成を連続的に変化させた
構造にする。そうすれば、温度変化に強い超高速、低雑
音の特性が得られる。
倍領域に添加する元素成分の組成を連続的に変化させた
構造にする。そうすれば、温度変化に強い超高速、低雑
音の特性が得られる。
［産業上の利用分野］
本発明は半導体受光素子に係り、そのうち、共鳴電離型
アバランシェフォトダイオードの改良に関する。
アバランシェフォトダイオードの改良に関する。
近年、光通信が益々重用されており、それに伴って、一
層の高ビツトレート化が要望され、受光素子の高品質・
高性能化が望まれている。
層の高ビツトレート化が要望され、受光素子の高品質・
高性能化が望まれている。
［従来の技術］
光電変換用受光素子にはｐｎ接合型、ｐｉｎ接合型フォ
トダイオードの他に、アバランシェフォトダイオード（
Ａ Ｐ Ｄ ； Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄ
ｉｏｄｅ）があり、これは半導体層の内部で電子なだれ
増倍をおこさせて、上記の接合型フォトダイオードより
一層の高感度特性が得られる受光素子である。
トダイオードの他に、アバランシェフォトダイオード（
Ａ Ｐ Ｄ ； Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄ
ｉｏｄｅ）があり、これは半導体層の内部で電子なだれ
増倍をおこさせて、上記の接合型フォトダイオードより
一層の高感度特性が得られる受光素子である。
即ち、ＡＰＤはｐｎまたはｐｉｎ接合に逆バイアスを十
分に印加して空乏層を広げ、その中で電子正孔対を発生
させる。このキャリアは空乏層内の高電界で加速されて
、他の原子と衝突して新たな電子正孔対を発生し、これ
がなだれ現象を起こして電流増幅がおこなわれる。この
ような電子なだれ増倍の比をイオン化比率と云っている
。
分に印加して空乏層を広げ、その中で電子正孔対を発生
させる。このキャリアは空乏層内の高電界で加速されて
、他の原子と衝突して新たな電子正孔対を発生し、これ
がなだれ現象を起こして電流増幅がおこなわれる。この
ような電子なだれ増倍の比をイオン化比率と云っている
。
且つ、ＡＰＤには増倍領域に含まれる添加元素成分が特
定組成値ＸＯをもつと、イオン化比率が通常のＡＰＤの
１０倍にも増加するＡＰＤが考案されている。これを共
鳴電離型ＡＰＤと称し、現在、最も性能の良い受光素子
として知られている。
定組成値ＸＯをもつと、イオン化比率が通常のＡＰＤの
１０倍にも増加するＡＰＤが考案されている。これを共
鳴電離型ＡＰＤと称し、現在、最も性能の良い受光素子
として知られている。
第３図はＡｌＧａＳｂ系共鳴電離型ＡＰＤの断面図を示
しており、１はｎ”−ＧａＳｂ基板、２はｎ −ＧａＳ
ｂ光吸収領域（厚さ１．５μｍ）、３はＡＩ、。４ Ｇ
ａ １４．Ｊ ｂ増倍領域（厚さ２〜３μｍ）、４は
ｎ −−ＡＩ、、Ｇａ、、ｌｓｂ層、 （厚さ１．５μ
ｍ）５はｐ＋−拡散領域（受光領域）、６はパッシベー
ション膜（反射防止膜）。
しており、１はｎ”−ＧａＳｂ基板、２はｎ −ＧａＳ
ｂ光吸収領域（厚さ１．５μｍ）、３はＡＩ、。４ Ｇ
ａ １４．Ｊ ｂ増倍領域（厚さ２〜３μｍ）、４は
ｎ −−ＡＩ、、Ｇａ、、ｌｓｂ層、 （厚さ１．５μ
ｍ）５はｐ＋−拡散領域（受光領域）、６はパッシベー
ション膜（反射防止膜）。
７．８は電極である。
ここに、増倍領域３に含まれる添加元素成分ＡＩが特定
組成値Ｘ。＝０．０６の場合にのみ、共鳴電離をおこし
てイオン化比率が極めて高くなる。第４図はそれを示し
たもので、横軸はＡＩの組成値Ｘ。
組成値Ｘ。＝０．０６の場合にのみ、共鳴電離をおこし
てイオン化比率が極めて高くなる。第４図はそれを示し
たもので、横軸はＡＩの組成値Ｘ。
縦軸はイオン化率で、Ｘ０＝ｏ、ｏｓが共鳴点である。
尚、共鳴電離型ＡＰＤは上記のＡｌＧａＳｂ系受光素子
に限らず、そのほか、例えば、ＣｄＨｇＴｅ系受光素子
も共鳴電離状態をおこし、増倍領域の添加元素成分Ｃｄ
が特定組成値Ｘ０＝０．７の場合に共鳴電離して、高速
、低雑音特性が得られる。
に限らず、そのほか、例えば、ＣｄＨｇＴｅ系受光素子
も共鳴電離状態をおこし、増倍領域の添加元素成分Ｃｄ
が特定組成値Ｘ０＝０．７の場合に共鳴電離して、高速
、低雑音特性が得られる。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、このような共鳴電離型ＡＰＤでは、例えば、
ＡｌＧａＳｂ受光素子において、増倍領域の添加元素成
分ＡＩが特定組成値ｘ、）＝０．０６の場合のみ共鳴電
離状態となり、組成値Ｘがそれより少しでも外れるとイ
オン化比率が著しく低下する。これを第４図に図示して
いる。
ＡｌＧａＳｂ受光素子において、増倍領域の添加元素成
分ＡＩが特定組成値ｘ、）＝０．０６の場合のみ共鳴電
離状態となり、組成値Ｘがそれより少しでも外れるとイ
オン化比率が著しく低下する。これを第４図に図示して
いる。
しかし、この特定組成値ｘＯは、常温（＝ ３００”
Ｋ）における値で、温度が変化すると共鳴点が外れると
云う問題があり、第４図に示す点線がそれを表わしてい
る。即ち、常温より低温度になると、添加元素成分ＡＩ
の組成を少なくしないと共鳴点にはならず、また、逆に
高温度になると、 ＡＩの組成を増加しないと共鳴点に
はならない。従って、受光素子の温度が変動すると、素
子特性が共鳴電離状態を外れて、イオン化比率が大きく
劣化することになる。
Ｋ）における値で、温度が変化すると共鳴点が外れると
云う問題があり、第４図に示す点線がそれを表わしてい
る。即ち、常温より低温度になると、添加元素成分ＡＩ
の組成を少なくしないと共鳴点にはならず、また、逆に
高温度になると、 ＡＩの組成を増加しないと共鳴点に
はならない。従って、受光素子の温度が変動すると、素
子特性が共鳴電離状態を外れて、イオン化比率が大きく
劣化することになる。
一方、光通信は汎用され、用途が拡大するにつれて、受
光素子を常時、常温環境下に置くことが困難となってく
る。
光素子を常時、常温環境下に置くことが困難となってく
る。
本発明はこのような問題点を解消させる共鳴電離型ＡＰ
Ｄを提案するものである。
Ｄを提案するものである。
［問題点を解決するための手段］
その目的は、共鳴を起こさせるために添加する元素成分
の組成を、厚さ方向に連続的に変化させた増倍領域を設
けた共鳴電離型ＡＰＤによって達成される。
の組成を、厚さ方向に連続的に変化させた増倍領域を設
けた共鳴電離型ＡＰＤによって達成される。
［作用コ
即ち、本発明は、常温を中心として所定温度範囲内では
共鳴点が存在するように、増倍領域の添加元素成分の組
成を、連続的に変化させた構造にする。そうすれば、環
境によって温度が変化しても、一定した高速、低雑音の
特性が得られる。
共鳴点が存在するように、増倍領域の添加元素成分の組
成を、連続的に変化させた構造にする。そうすれば、環
境によって温度が変化しても、一定した高速、低雑音の
特性が得られる。
［実施例］
以下、図面を参照して実施例によって説明する。
第１図はＡｌＧａＳｂ系共鳴電離型ＡＰＤおける共鳴点
を示しており、縦軸は添加元素成分ＡＩの組成値Ｘ。
を示しており、縦軸は添加元素成分ＡＩの組成値Ｘ。
横軸は温度（°Ｋ）である。これより、温度２４０°Ｋ
における共鳴点はＡＩの組成値ｘＯ＝０．０４の時であ
り、温度３６０°Ｋにおける共鳴点はＡＩの組成値Ｘ０
＝ｏ、ｏｓの時であることが判る。
における共鳴点はＡＩの組成値ｘＯ＝０．０４の時であ
り、温度３６０°Ｋにおける共鳴点はＡＩの組成値Ｘ０
＝ｏ、ｏｓの時であることが判る。
従って、ＡＩの組成値Ｘを０．０４から０．０９まで連
続して変化させた増倍領域を設ければ、温度環境が変化
しても、増倍領域内のいずれかの位置で共鳴電離が生じ
て、温度環境の変動範囲（−５℃〜６０℃）内では温度
が変化しても、一定した超高速、低雑音特性をもつ共鳴
電離型ＡＰＤとして動作する。
続して変化させた増倍領域を設ければ、温度環境が変化
しても、増倍領域内のいずれかの位置で共鳴電離が生じ
て、温度環境の変動範囲（−５℃〜６０℃）内では温度
が変化しても、一定した超高速、低雑音特性をもつ共鳴
電離型ＡＰＤとして動作する。
第２図は本発明にかかる共鳴電離型ＡＰＤの断面図を示
しており、第３図と同じく、１はｎ＋−ＧａＳｂ基板、
２はｎ−ＧａＳｂ光吸収領域、４はｎ−−ＡＩＧａＳｂ
層、５はｐｌ−拡散領域、６はパッシベーション膜、７
．８は電極であるが、Ａｌｘ Ｇａｐ−ｘＳｂ増倍領域
１３のＸ値は光吸収領域２側から０．０９から０．０４
まで連続して減少させた組成にする。
しており、第３図と同じく、１はｎ＋−ＧａＳｂ基板、
２はｎ−ＧａＳｂ光吸収領域、４はｎ−−ＡＩＧａＳｂ
層、５はｐｌ−拡散領域、６はパッシベーション膜、７
．８は電極であるが、Ａｌｘ Ｇａｐ−ｘＳｂ増倍領域
１３のＸ値は光吸収領域２側から０．０９から０．０４
まで連続して減少させた組成にする。
このような増倍領域１３は、有機金属気相成長法または
液相成長法を用いて、Ａｌ量を漸減する制御法によって
形成することが可能である。
液相成長法を用いて、Ａｌ量を漸減する制御法によって
形成することが可能である。
上記例はＡｌＧａＳｂ系受光素子で説明したが、その他
の受光素子、例えばＯｄＨｇＴｅ系にも適用できること
は当然である。
の受光素子、例えばＯｄＨｇＴｅ系にも適用できること
は当然である。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明によれば温度変
化に強い特性の共鳴電離型ＡＰＤが得られて、光通信の
発展に大きく寄与するものである。
化に強い特性の共鳴電離型ＡＰＤが得られて、光通信の
発展に大きく寄与するものである。
第１図は共鳴点のＡＩ組成値と温度の関係図表、第２図
は本発明にかかる共鳴電離型ＡＰＤの断面図、 第３図は従来の共鳴電離型ＡＰＤの断面図、第４図はＡ
Ｉ ＧａＳｂ系ＡＰＤの共鳴点を示す図である。 図において、 １はｎ” −ＧａＳｂ基板、 ２はｎ −ＧａＳｂ光吸
収領域、３はＡｔ Ｇａ Ｓｂ増倍領域、 ４はｎ−Ａ ｌ Ｂ３ Ｇ ａ ｏ、Ｉ Ｓ ｂ層、５
はｐ＋−拡散領域、 ６はパッシベーション膜７，８は電極、１３はＡｌｘ
Ｇａｔ−ｘＳｂ増倍領域（ｘ ＝０．０４〜０．０９）
を示している。 →遥償（・にン 又ＶルリＡ１値Ｙ邊溜を一濶保７に 第１図 林ヨ小；で・カ・シ笑各電１４ＭぜＡＰＤ第２図 従来／１安鳴４を叡りＡＰＤ 第３図 ター０１Ｈ； −＋ Ａｌ５ｊＦｉ戦’４ＭＸ ＡｌｌＧａＡｓ果ＡＰＤ ｙ＋芙ｐ、’ｈＪｉ’ｔ＊ｔ
／Ｍ第４図
は本発明にかかる共鳴電離型ＡＰＤの断面図、 第３図は従来の共鳴電離型ＡＰＤの断面図、第４図はＡ
Ｉ ＧａＳｂ系ＡＰＤの共鳴点を示す図である。 図において、 １はｎ” −ＧａＳｂ基板、 ２はｎ −ＧａＳｂ光吸
収領域、３はＡｔ Ｇａ Ｓｂ増倍領域、 ４はｎ−Ａ ｌ Ｂ３ Ｇ ａ ｏ、Ｉ Ｓ ｂ層、５
はｐ＋−拡散領域、 ６はパッシベーション膜７，８は電極、１３はＡｌｘ
Ｇａｔ−ｘＳｂ増倍領域（ｘ ＝０．０４〜０．０９）
を示している。 →遥償（・にン 又ＶルリＡ１値Ｙ邊溜を一濶保７に 第１図 林ヨ小；で・カ・シ笑各電１４ＭぜＡＰＤ第２図 従来／１安鳴４を叡りＡＰＤ 第３図 ター０１Ｈ； −＋ Ａｌ５ｊＦｉ戦’４ＭＸ ＡｌｌＧａＡｓ果ＡＰＤ ｙ＋芙ｐ、’ｈＪｉ’ｔ＊ｔ
／Ｍ第４図
Claims (1)
- 共鳴電離型のアバランシェフォトダイオードであつて、
共鳴を起こさせるために添加する元素成分の組成を、厚
さ方向に連続的に変化させた増倍領域を設けていること
を特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62067151A JPS63232377A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62067151A JPS63232377A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63232377A true JPS63232377A (ja) | 1988-09-28 |
Family
ID=13336617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62067151A Pending JPS63232377A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63232377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279479A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| US5308995A (en) * | 1991-07-12 | 1994-05-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor strained SL APD apparatus |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP62067151A patent/JPS63232377A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279479A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| US5308995A (en) * | 1991-07-12 | 1994-05-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor strained SL APD apparatus |
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